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논문 기본 정보
- 자료유형
- 학위논문
- 저자정보
- 발행연도
- 2013
- 저작권
- 서울대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.
이용수1
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면관통 물체 주위의 자유수면 유동은 물체와 자유수면의 상호작용으로 자유수면에 가까울수록 물체 주위의 국부적인 유동 변화와 자유수면 상의 쇄파의 영향으로 매우 복잡하고 어려운 문제다. 또한, 자유수면의 변화는 선박이나 부유체의 저항성능 및 운동성능에 미치는 영향이 크기 때문에 최근에는 보다 정도 높은 유동해석을 위해 유동장의 넓은 영역을 정량적으로 계측할 수 있는 입자영상유속계(PIV)를 이용한 다양한 연구들이 시도되고 있다. 본 논문에서는 국내 최초로 도입된 예인수조용 2차원 PIV 시스템의 도입/설치과정을 기술하고, 국제수조회의(ITTC)에서 제안한 표준절차에 따라 불확실성 해석을 수행함으로써 설치 후 성능을 객관적으로 평가하였다. 본 연구에 사용된 수면관통 물체는 Wigley hull의 수선면 형상을 상하방향으로 연장시킨 모양으로 제작되었다. 수면관통 물체의 후류를 다양한 프루드 수에서 계측하여 자유수면의 변화가 난류유동에 미치는 영향을 분석하였으며, 다음과 같은 결론을 도출할 수 있었다.
첫째, 자유수면의 영향으로 자유수면 근처에서 일정한 수심까지는 반류 회복이 지연되는 것을 확인할 수 있었으며, Fr=0.2에서보다 Fr=0.4에서 그러한 경향이 뚜렷하게 나타나는 것을 확인하였다. 또한 전진속도가 증가함에 따라 발생한 수면의 쇄파현상은 수면관통 물체 주위의 국부유동에 영향을 미치는 것으로 확인되었다. 둘째, 난류구조의 강도를 해석한 결과 Fr=0.2의 경우는 모형의 후연 바로 후미에서, Fr=0.4의 경우는 자유수면 변화의 영향으로 속도변화가 심한 영역에서 상대적으로 크게 나타남을 확인하였다. 셋째, ITTC 표준절차에 따라 예인수조용 2차원 PIV 계측 결과에 대한 불확실성을 해석한 결과 Fr=0.2, Fr=0.4에서 각각 예인속도의 2.4%, 1.3%임을 확인하였다. 넷째, 예인수조용 2차원 PIV 계측 결과는 전산유체역학(CFD) 해석에 대한 검증용 자료로 활용될 수 있을 것으로 기대한다.
첫째, 자유수면의 영향으로 자유수면 근처에서 일정한 수심까지는 반류 회복이 지연되는 것을 확인할 수 있었으며, Fr=0.2에서보다 Fr=0.4에서 그러한 경향이 뚜렷하게 나타나는 것을 확인하였다. 또한 전진속도가 증가함에 따라 발생한 수면의 쇄파현상은 수면관통 물체 주위의 국부유동에 영향을 미치는 것으로 확인되었다. 둘째, 난류구조의 강도를 해석한 결과 Fr=0.2의 경우는 모형의 후연 바로 후미에서, Fr=0.4의 경우는 자유수면 변화의 영향으로 속도변화가 심한 영역에서 상대적으로 크게 나타남을 확인하였다. 셋째, ITTC 표준절차에 따라 예인수조용 2차원 PIV 계측 결과에 대한 불확실성을 해석한 결과 Fr=0.2, Fr=0.4에서 각각 예인속도의 2.4%, 1.3%임을 확인하였다. 넷째, 예인수조용 2차원 PIV 계측 결과는 전산유체역학(CFD) 해석에 대한 검증용 자료로 활용될 수 있을 것으로 기대한다.
목차
서론유동장 계측 관련 연구실험장치 및 방법불확실성 해석수면관통 물체 후류 계측결론
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